Спосіб зміцнення токопровідних деталей

Способ упрочнения токопроводящих деталей, согласно которому осуществляют многократное элеткроэрозионное нанесение металлических покрытий на обрабатываемую поверхность, а в промежутках между циклами нанесения слоев производят абразивную обработку, о т л и ; ю щ и й с я тем, что на обрабатываемую поверхность наносят слой никеля-толщиной 15-40 мкм, затем осуществляют продувку абразивом с внедрением абразивных частиц на величину 0,06-0,08 от максимальной толщины нанесенного слоя, затем наносят слой молибдена толщиной 0,4-0,8 от толщины слоя никелевого покрытия. С > Изобретение относится к области комбинированных методов обработки и предназначена для упрочнения медных шин линейных электродвигателей. В основу изобретения поставлена задача улучшить способ упрочнения токопроводящих деталей путем нанесения на обрабатываемую поверхность многослойного покрытия электроэрозионным методом, а в промежутках между нанесением слоев осуществляют продувку абразивом с внедрением частиц в нанесенный слой на глубину 0,06-0,08 от максимальной толщины этого слоя. При этом первый слой - никель, толщиной 15-40 мкм, следующий слой - молибден, толщиной 0,4-0,8 от толщины слоя никелевого покрытия, что обеспечивает повышение долговечности токопроводящих деталей. Сущность способа заключается в следующем. Для высокоскростных пар трения предпочтительным является использование поверхностей с вольфрамовым или с молибденовым покрытием, а указанные мате- О риалы с медью не образуют твердых растворов, т.е. сцепляемость электроэрозионных покрытий меди с указанными материалами '^ невелика. Поэтому медь сперва покрывают Z никелем, образующим с ней твердый раствор, а затем молибденом, который образует твердые растворы с никелем, что увеличивает сцепляемость износостойкого покрытия с основным материалом. со О Это обеспечивает долговечность и работоспособность неподвижной части линейного электродвигателя. 6403 Оптимальная толщина никелевого покрытия в пределах 15-40 мкм установлена экспериментально. Важным фактором является верхний предел никелевого покрытия (40 мкм). При наложении больших толщин 5 верхние слои покрытия соединяются уже не с медью, а с твердыми растворами медь-никель! Постепенно слой, увеличиваясь и взаимодействуя с атомами и молекулами межэлектродной среды, образует хрупкие 10 окислы никеля, покрытые сеткой трещин, что уменьшает электропроводность слоя и ухудшает сцепляемость обрабатываемой поверхности с последующим покрытием молибденом. 15 При нанесении слоя молибдена более 0,8 слоя никеля, молибден внедряется в медную поверхность, проникая через никелевое покрытие. Это приводит к уменьшению сцепляемости нанесенного покрытия с основным материалом, т.е. к уменьшению работоспособности и долговечности неподвижной части линейного электродвигателя. При нанесении слоя молибдена толщиной менее 0,4 толщины слоя никеля, никелевая основа используется не полностью, т.е. не вся толщина никеля насыщается молибденом. С другой стороны, так как никель имеет высокое электрическое сопротивление, то общее электросопротивление поверДальнейшее увеличение слоя никеля хностного слоя становится неоправданно (более 40 мкм) увеличивает злеткросопровысоким, ухудшая КПД линейного электротивление токоведущеи поверхности медных шин, так как никель обладает большим (по двигателя и уменьшая предельно возможсравнению с медью) сопротивлением. Это 20 ную максимальную скорость перемещения ограничивает максимально достижимую его подвижной части. скорость перемещения подвижной части лиСпособ был реализован при упрочнении нейного электродвигателя и уменьшает комедных шин по внутренней рабочей поверхэффициент полезного действия. ности неподвижной части электродвигателя Нижний предел толщины никелевого по- 25 диаметром 23+8;^, Ra • 1,25 мкм. Для элек= крытия также установлен экспериментальтроэрозионного упрочнения использовано. При нанесении слоя менее 15 мкм лась установка "Электрон"-50". наблюдается плохая сцепляемость поверхНеподвижная часть закреплялась на ностного слоя с молибденом, наносимым пошпинделе токарного станка модели 16К20. сле никеля, из-за большого количества меди 30 Скорость вращения неподвижной части на в твердом растворе медь-никель. всех проходах составляла 16 об/мин при Минимальный уровень проникновения продольном перемещении вибратора со абразивных частиц в слой никеля обеспечискоростью 0,15 мм на оборот. вает полное удаление окисных пленок, возУпрочнение никелем проводилось за н и к а ю щ и х п р и э л е к т р о э р о з и о н н о м 35 два прохода с промежуточной продувкой абупрочнении медных шин никелем. Выбор разивом со следующими режимами: первый глубины проникновения менее 0,06, наприпроход - сила рабочего тока - 7А, напряжеР мер при толщине покрытия 40 мкм, не обесние холостого хода - 80В, емкость накопипечивает р а з р у ш е н и я и удаления тельных конденсаторов 540 мк, второй дефектного слоя, имеющего большое элект- 40 проход - сила рабочего тока- - 5А, напряжерическое сопротивление. ние холостого хода 80В, емкость накопиМаксимальный уровень проникновения тельных конденсаторов - 540 мкф. абразивных частиц обеспечивает удаление После первого прохода диаметр отвердефектных слоев без разрушения высококастия уменьшился на 22 мкм. Продувка обрачественного покрытия. Превышение уровня 45 батываемой поверхности, обеспечивающая проникновения абразивных частиц в слой удаление окисных пленок и переупрочнентвердого раствора медь-никель приводит к ных вершин микрорельефа, проводилась интенсивному разрушению качественного электрокорундом нормальным зернистопокрытия. стью 60 мкм. Давление сжатого воздуха для Оптимальная величина молибденового 50 разгона частиц внутри неподвижной части слоя в пределах 0,4-0,8 от толщины никелелинейного электродвигателя составляло 0,3 вого покрытия установлена эксперименМПа. тально. Максимальный верхний предел Время продувки - 15 с. При таком режиобеспечивает внедрение молибдена в никеме абразивные частицы внедрялись в обралевый слой (молибден не достигает медной 55 батываемую поверхность на величину, основы), что дает возможность получить каравную 0,07 толщины нанесенного покрычественное покрытие (молибден образует тия, т.е. 0,8 мкм. При этом были удалены твердый раствор с никелем и не образует его окисные пленки и переупрочненные выстус медью). пы микрорельефа. 6403 6 После повторной электроэрозионной крытие, являясь одним из наиболее стойких обработки никелем отверстие уменьшилось в высокоскоростных парах трения, увеличина 18 мкм. Продувка осуществлялась электвает работоспособность и долговечность нерокорундом нормальным зернистостью 60 подвижной части линейного мкм. Давление сжатого воздуха задавалось 5 электродвигателя. равным 0А МПа. Время продувки - 12 с. Нанесение никелевого покрытия в преЗаданный режим обеспечил проникновение делах 15-40 мкм обеспечивает как хорошую абразивных частиц в обрабатываемую посцепляемость его с молибденовым слоем верхность на глубину, равную 0,06 толщины (при толщине покрытия не менее 15 мкм), так суммарного покрытия, т.е. на глубину, рав- 10 и высокую электропроводность и сплошную 1,2 мкм. Диаметр отверстия после втоность (при толщине покрытия не более 40 ричной струйной обработки составил мкм). Продувка обработанной поверхности 2 Ш3 абразивными частицами, осуществляемая Упрочнение молибденом осуществляпосле каждого электроэрозионного прохолось за один проход со следующими режи- 15 да, обеспечивает удаление дефектного, имемами: сила рабочего тока - 4А, напряжение ющего большое электрическое холостого хода - 80В, емкость накопительсопротивление, поверхностного слоя (при ных конденсаторов - 540 мкФ. проникновении абразивных частиц на велиПосле нанесения молибденового покры20 чину не менее 0,06 толщины нанесенного тия диаметр отверстия уменьшался на 15 покрытия). Проникновение абразивных часмкм (что составляет 0,4 от толщины никелетиц на глубину не более 0,08 толщины наневого покрытия) и составил 23 ^чЩ§. сенного слоя обеспечивает сохранение Чистовая доводка свободным абразивысококачественного никелевого покрытия. вом осуществлялась чугунным притиром 25 Нанесение молибденового слоя толщиспециальным с применением масляной ной 0,4-0,8 толщины никелевого покрытия эмульсии карбида кремния зеленого (40%) обеспечивает внедрение молибдена в никезернистостью 40 мкм. После доводки диалевый слой, Молибден не внедряется в медь, метр отверстия стал равен 0,013 мм с шерото есть не уменьшается сцепляемость поховатостью обработанной поверхности Ra = 30 крытия. Кроме того, переходное, никелевое -0,32 мкм. покрытие используется в полном объеме. Финишная обработка свободным абраПрактически вся толщина никеля насыщаетзивом в данном случае происходила без ся молибденом. Отсутствует переходный нишарнирования из-за высокой твердости упкелевый слой, уменьшающий, из-за рочненной поверхности. 35 высокого электрического сопротивления, Эффективность способа заключается в КПД линейного электродвигателя. следующем. Последовательное электроэрозионное Долговечность рабочей поверхности неупрочнение обрабатываемой медной поверподвижной части линейного электродвигахности никелем и молибденом обеспечивает 40 теля после обработки по приведенному в высокое качество покрытия (сцепляемость примере способу увеличилась в 3 раза и покрытия с основным материалом), так как обеспечила эксплуатацию его при скоростях никель образует твердые растворы с медью, движения подвижной части до 6 тыс.м./с. а молибден с никелем. Молибденовое по Упорядник О.Проволоцький Замовлення 626 Техред М.Моргентал Коректор М.Петрова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101